Печатная версия
Архив / Поиск

Archives
Archives
Archiv

Редакция
и контакты

К 50-летию СО РАН
Фотогалерея
Приложения
Научные СМИ
Портал СО РАН

© «Наука в Сибири», 2019

Сайт разработан и поддерживается
Институтом вычислительных
технологий СО РАН

При перепечатке материалов
или использованиии
опубликованной
в «НВС» информации
ссылка на газету обязательна

Наука в Сибири Выходит с 4 июля 1961 г.
On-line версия: www.sbras.info | Новости | Архив c 1961 по текущий год (в формате pdf), упорядоченный по годам
 
в оглавлениеN 13 (2449) 2 апреля 2004 г.

ПРИРОДНЫЕ КАТАСТРОФЫ
В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ:
МИФЫ И РЕАЛЬНОСТЬ

Многочисленные публикации о грозящем «глобальном потеплении» и все увеличивающееся число катастрофических явлений природного, природно-техногенного характера будоражат мировую общественность. А что думают об этом ученые? Недавно в Иркутском научном центре СО РАН прошла научная сессия Общего собрания ИрНЦ «Климат Земли: прошлое, настоящее, будущее», на которой геологи, геохимики, лимнологи, астрофизики, биологи обсуждали проблему, основываясь на данных научных исследований. Большой интерес вызвал доклад о природных катастрофах в истории Земли, представленный учеными Института земной коры, Института солнечно-земной физики, Иркутского государственного и Иркутского технического университетов.

Иллюстрация
 
Иллюстрация

Научные исследования последних десятков лет существенно расширили представления о причинах возникновения оледенений далекого геологического прошлого Земли. Они стали проявляться достаточно давно, примерно 2,5 млрд. лет тому назад. Сегодня считается, что наиболее древнее из известных оледенений прошлого, Гуронское, возникло 2500-2300 млн. лет тому назад. Данный факт вовсе не говорит о том, что оледенение длилось около 200 млн. лет, скорее всего это только наиболее вероятный промежуток времени, когда оно имело место быть в геологическом прошлом Земли. Интересно, что интервал времени между оледенениями в 150 млн лет очень хорошо совпадает с циклами других процессов, наблюдавшихся в геологическом прошлом Земли. Если так, то такая периодичность должна иметь определенную природную причину. И мы склоняемся к тому, что причина эта космического характера. Почему? Потому что Земля является открытой системой. Мы должны учитывать, что массы и размеры небесных тел находятся в некоем соответствии, что Солнце — главный объект солнечной системы и включает в себя 99,87 % всей ее массы. Земля же — лишь 1/10 часть от оставшихся 0,13 %. Для того, чтобы выйти каким-то образом на периодичность этих явлений, мы рассмотрели разные индикаторы: геологические, геохимические, биологические, которые позволяют выявить циклы и смоделировать периодичность потеплений и похолоданий за прошедшие 300 млн. лет и 125 тыс. лет.

Известно, что геоморфологические следы последнего оледенения найдены и синхронизированы в различных регионах земного шара для последних 1,5 млн. лет. Геологи обнаруживают и следы более древних оледенений. Так, между 750 и 580 млн. лет тому назад могли быть 2 или 4 оледенения. В среднем оледенения возникали на Земле с частотой раз в 130-150 млн. лет. Отметим, что периодичность возникновения оледенений мало отличается от продолжительностей вариаций активности других геологических процессов. Сходство же позволяет предположить, что их природа едина, а в ее основе лежат общие — возможно, космические причины.

Примеры из недалекого геологического прошлого показывают, что для современной Земли характерно увеличение концентрации 14С по мере спада солнечной активности и увеличение концентрации СО2 с ростом последней. Происходило ли подобное в геологическом прошлом — большой вопрос. Однако, в некоторых статьях подчеркивается существенное влияние на природно-климатические процессы, происходящие на Земле, напряженности геомагнитного поля — естественного щита, заслоняющего планету от жесткого галактического излучения. Если проанализировать детально схему колебаний напряженности магнитного поля, то можно даже скорректировать геокосмические датировки оледенений.

Интенсивность геомагнитного поля в геологическом прошлом менялась по времени. Можно допустить, что его напряженность увеличивается в периоды спада солнечной активности. Но здесь, с физической точки зрения, возникает некое противоречие. Электромагнитная машина — Земля сама регулирует напряженность собственного магнитного поля, а солнечный ветер и вспышки на Солнце лишь модулируют некоторые вариации его напряженности. Если допустить, что напряженность геомагнитного поля хоть сколько-нибудь определяет климатические изменения и вариации содержания 14С в атмосфере Земли, то интересно проанализировать вариации этого свидетеля процессов, скорее потепления, чем похолодания, с геологически датированными оледенениями. Выясняется, что датировки этих событий, мягко говоря, не корректны. Материалы детализации напряженности геомагнитного поля для прошедших 4 млн. лет показывают, что современное похолодание, скорее всего, началось немногим более 4 млн. лет тому назад. Потепление наблюдалось в промежутке 3,6-3,3 млн. лет тому назад. И, наконец, 0,7 млн. лет тому назад наступило потепление, на фоне которого наблюдаются похолодания (оледенения) — элементы современного ледникового периода.

Иллюстрация
Фото National Geographic

Выполненные межрегиональные корреляции плейстоценовых отложений Альп, Скалистых гор, Йелоустона и Мидконтинента показали согласованность похолоданий и потеплений климата на достаточно удаленных друг от друга территориях Северного полушария. Относительно регулярная смена оледенений и межледниковий в Альпах была отмечена достаточно давно, что и легло в основу построений М. Миланковича, создавшего математическую теорию, которая объясняла причины смен похолоданий и потеплений вариациями главных орбитальных параметров Земли. М. Миланковичу удалось дать теоретическое объяснение оледенений и межледниковий в плейстоцене за прошедшие 500 тыс. лет. Хорошо объяснив климатические вариации плейстоцена, теория М. Миланковича не дает удобоваримого объяснения периодам оледенений Земли в далеком геологическом прошлом. Отсюда заключаем, что не только орбитальные параметры Земли ответственны за климатические похолодания и потепления.

Как известно, толщина древесных колец меняется в зависимости от условий комфортности обитания растений. Опыт анализа древеснокольцевых хронологий показывает, что на климатические изменения лучше реагируют те деревья, которые произрастают в экстремальных условиях. Именно их «древесно-кольцевые летописи» наиболее отчетливо фиксируют все эти нюансы. Если, скажем, рассмотреть 500-летний фрагмент сверхдлинной древесно-кольцевой хронологии, полученной для восточной части полуострова Таймыр. А затем — согласование этой кривой с кривой вариаций восстановленных среднегодовых температур для северных широт Земли. Первое, что обращает на себя внимание, — синхронность вариаций обеих кривых. При этом изменения носят циклический характер. Известный «малый ледниковый период» Европы нашел свое отражение в Таймырской древесной хронологии.

Итак, Земля является принципиально открытой системой, на состояние ее оболочек и изменения климата существенно воздействуют внешние — космические причины. На первое место мы склонны поставить изменение режима энерговыделения Солнца. Вероятно, можно рассматривать изменения состояния Солнца под воздействием внешних причин, что, как цепная реакция, соответственно находит отражение в природно-климатических изменениях на Земле. Недавно стало ясно, что во Вселенной присутствует некая «темная материя», суммарная масса которой почти на два порядка превышает массу «видимого» вещества. Необходимо учитывать и влияние этой материи на галактоцентрическую скорость Солнца, а возможно, и на иные его параметры. Скорее всего, эти изменения могут оказаться незначительными, однако, могут привести к заметным последствиям, отражающимся на Земле.

Еще одна гипотеза может быть связана с тем, что Галактика вращается достаточно сложным (дифференциальным) образом. Двигаясь вокруг центра Галактики, Солнечная система может «догонять» области повышенной плотности вещества — газопылевые облака. В результате таких процессов на миллионы — десятки миллионов лет Солнце может погружаться в более плотную среду, что должно вызвать ряд определенных последствий.

Изменения солнечной инсоляции могут вызывать превращения, которые происходят на самой Земле. Количество солнечной энергии, поглощаемой в единицу времени атмосферой Земли и поверхностью планеты, существенно зависит от оптических свойств и атмосферы, и поверхности. Изменения площади снежного покрова, площади поверхности суши по отношению к площади поверхности океана, изменение типов растительности, количества аэрозолей в атмосфере, степени парниковости атмосферы, уровня растворимости газов (особенно парниковых) в океане — весьма существенные факторы для установления определенного температурного режима планеты. Очевидно, что важную роль в изменениях климата играет и интенсивность вулканизма.

Какие еще внешние факторы, помимо солнечных, могут действовать на Землю непосредственно? Судя по всему, — импактные события. На ранней стадии развития Земли такие события были частыми и мощными. Это демонстрирует поверхность Луны. Тем не менее, и в более поздние эпохи падение крупных астероидов должно было вызывать глобальные изменения. Падение астероида в Мексике 65 млн. лет назад вызвало выброс в атмосферу огромного количества пыли, что привело к резкому падению температуры на планете, массовой гибели флоры и фауны, замерзанию водоемов и т.п. Теоретические оценки, а также наличие гигантских древних ударных кратеров-астроблем на Земле показывают, что импактные события могли быть более масштабными и происходили в прошлом неоднократно. Не исключено, что подобные столкновения могли являться триггерными событиями для начала оледенений.

Падение крупных метеороидов, комет и астероидов на Землю могли вызвать и последствия другого типа. В результате падения крупного астероида может произойти уничтожение озонового слоя, изменения химических, тепловых и оптических свойств атмосферы, что непременно скажется на климате.

На сегодняшний день известны и другие космические события, способные повлиять на земные условия — взрывы сверхновых, взрывы на магнетарах. Примером может служить зафиксированный спутниками сверхмощный всплеск гамма-излучения на нейтронной звезде, расположенной в 20 тыс. световых лет от Солнца. Всплеск привел к повышению уровня ионизации ночной ионосферы Земли до значений, типичных для дневного периода.

В числе возможных причин изменения климата часто называют резкие изменения наклона оси вращения Земли по отношению к плоскости орбиты. Приводятся соображения о том, что именно данное катастрофическое изменение повлекло за собой смену типа климата на Марсе. Однако такое явление выглядит практически невозможным из-за отсутствия сил, способных на подобный поворот событий: для того, чтобы изменить ось вращения огромного маховика, которым, в сущности, является Земля, требуется громадная энергия, которую не способно сообщить даже столкновение с относительно крупным астероидом.

Таким образом, учитывая масштабность и продолжительность времени, когда происходили существенные изменения во всех без исключения геосферах Земли, именно эти интервалы времени вправе претендовать на название «эры глобальных природно-климатических изменений».

Отсюда мы вправе заключить, что наблюдающееся сегодня потепление хотя и носит пространственно широкий размах, вряд ли может претендовать на то, чтобы называться глобальным. Вероятно, сегодня мы являемся свидетелями кратковременного эпизода природно-климатических изменений, который длится уже около полувека и, как нам представляется, достиг или близок к максимуму своего развития. Если это так, то в ближайшие десятилетия потепление пойдет на спад и опять станет относительно прохладно. На протяжении всей истории Земли, по-видимому, никогда не было абсолютно стабильных климатических периодов. Климатические характеристики постоянно флуктуировали, но далеко не всегда такие флуктуации приводили к существенному (скачкообразному) изменению состояния геосфер, после чего флуктуации осуществлялись бы уже около другого среднего значения.

Вполне вероятно, что и наблюдаемое ныне изменение климата (потепление) — лишь очередной климатический эпизод, и существенных преобразований в окружающей среде он не вызовет. Таких потеплений только в историческом прошлом человечества было несколько, но ни одно из них не сопровождалось геологическими и биосферными кризисами. Природные события, даже имеющие широкомасштабные (в географическом плане) проявления, нет смысла называть «глобальными», если они не сопровождаются серьезными изменениями в геосферах Земли, включая, несомненно, и биосферу. Пока что таких изменений мы не наблюдаем. Несущественные колебания светимости Солнца в течение ХХ века не дают основания говорить о какой-то опасной тенденции. Не было значительных триггерных событий ни космического, ни земного происхождения, которые вызвали бы начало всесторонних изменений во всех земных оболочках. Процессы изменений параметров земной атмосферы и поверхности планеты пока лежат в пределах естественных локальных (в пространственном отношении), либо несущественных (во временном отношении) флуктуаций. В связи с этим мы считаем, что, по меньшей мере, преждевременно говорить о глобальных природных изменениях, которые якобы разворачиваются в настоящее время.

К. Леви, д.г.-м.н.,
заместитель директора ИЗК СО РАН
С. Язев, к.ф.-м.н.,
директор Астрономической обсерватории ИГУ,
ИСЗФ СО РАН
Н. Задонина, ИрГТУ

стр. 4

в оглавление

Версия для печати  
(постоянный адрес статьи) 

http://www.sbras.ru/HBC/hbc.phtml?5+286+1